Autonomní RC auto: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

S dnešním vzestupem autonomních aut s vlastním řízením jsem se rozhodl přijmout výzvu vytvořit si vlastní. Tento projekt také sloužil jako můj vrcholný projekt v mých třídách Engineering Design and Development and Robotics a získal ocenění za nejlepší autonomní vozidlo na středoškolské soutěži STEM.

Místo toho, abych začínal od nuly, rozhodl jsem se použít RC auto, které jsme již měli, a spároval ho s deskou RedBoard Arduino Uno. Arduino jsem si vybral kvůli jeho relativně snadnému použití a programování.

Pro ty, kteří se zajímají, má toto auto ESC odolný proti stříkající vodě Redcat Racing 03061 s kartáčovaným motorem. ESC byl již naprogramován pomocí ovladače dodaného s autem. Netestoval jsem to na bezkartáčovém motoru, protože ho nemáme po ruce, ale kdokoli je vítán, aby tento projekt s bezkartáčovým motorem vyzkoušel.

Stručně řečeno, toto auto shromažďuje data z (5) ultrazvukových senzorů HC-SR04. Tato data sahají zpět do Arduina, kde se rozhoduje, jak se přestěhovat. Arduino poté podle toho ovládá servo a motor řízení. Program k tomu používá standardní servo knihovnu Arduino a nejsou nutné žádné další knihovny.

Vůz je schopen plynule ovládat rychlost pomocí potenciometru a couvnout ze zdi, když na něj narazí. Vůz se navíc dokáže sám opravit, pokud se unáší příliš blízko ke zdi tím, že se uvolní.

Krok 1: Seznam dílů

Disclaimer: Nezahrnuji díly potřebné pro samotné auto, pouze další díly mimo auto. K tomu bude zapotřebí ESC, motor, podvozek, baterie atd.

Budete potřebovat:

(1) Arduino Uno - knockoffy budou fungovat dobře

(1) Breadboard - pro tento projekt jsem vzal +/- kolejnici z jednoho prkénka a použil další, menší prkénko. Postačí jakákoli velikost.

(5) Ultrazvukové snímače HC-SR04

(1) Potenciometr - slouží k ovládání rychlosti vozu

(20) Dupontové vodiče typu Female -Male - vřele doporučuji mít v případě potřeby více použití jako prodlužovače pro jiné vodiče

Páječka s pájkou

Napájení Arduino - v tomto případě jsem použil (6) 1,2v AA baterie zapojené do série. Externí napájecí banky pro telefony a tablety, jako je tato, budou dobře fungovat i po připojení k portu USB.

Páska, horké lepidlo a/nebo jiné předměty používané k upevnění předmětů k sobě

(1) Přepínač (volitelný - používám jej k zapnutí a vypnutí Arduina)

Krok 2: Umístěte senzory

Nejprve budete chtít správně umístit a upevnit senzory. Mám (1) senzor směřující dopředu, (2) senzory pod úhlem asi 45 stupňů a (2) senzory na bocích auta. 3D vytištěné montážní držáky na boky a přední stranu a horké lepidlo jsem připevnil šikmými předními senzory, protože horké lepidlo je nevodivé. Montážní držáky pro boky a přední stranu lze stáhnout a vytisknout 3D.

Krok 3: Přidejte Breadboard a potenciometr

Dále budete chtít přidat propojovací pole a potenciometr pro řízení rychlosti, než začnete zapojovat. Tady jsem použil malý prkénko a +/- z jiného prkénka kvůli prostoru na karoserii auta, ale standardní obraceč také dobře poslouží.

Krok 4: Zapojte vše

Toto je pravděpodobně největší krok a jeden špatný vodič může způsobit, že auto nebude správně fungovat. Další pokyny najdete ve výše uvedeném Fritzingově diagramu.

Začněte připojením 5v pinu vašeho Arduina k kladné liště na prkénku a GND pinu vašeho Arduina k záporné liště prkénka.

Dále připojte sonarové senzory. Senzory HC-SR04 mají každý ze svých čtyř kolíků označený. Oni jsou:

VCC - napájení 5V

Trig - spoušť pro odeslání ultrazvukového pulzu

Echo - přijímací kolík, který měří trvání pulsu

GND - zemnící kolík

K tomu použijte vodiče Dupont. Každý z kolíků VCC by měl být připojen k kladné liště a každý z kolíků GND by měl být připojen k negativní liště. Jako prodlužovače pro tuto část jsem použil další vodiče Dupont pro ženy a muže, protože jsem měl problém s tím, že některé dráty nebyly dostatečně dlouhé.

Dále zapojte kolíky Trig a Echo do Arduina. Ty budou připojeny k digitálním pinům Arduina jako takovým:

Přední středový snímač:

Spoušť - kolík 6

Echo - pin 7

Senzor na levé straně:

Trig - 4

Echo - 5

Pravý boční senzor:

Trig - 2

Echo - 3

Přední levý senzor:

Trig - 10

Echo - 11

Přední pravý senzor:

Trig - 9

Echo - 8

Dále zapojte servo řízení, ESC motoru a potenciometr řízení rychlosti.

Nejprve začněte servo řízení. Servo na mém autě mělo červené, oranžové a hnědé dráty. Barvy se mohou trochu lišit, ale všechny budou zapojeny podobně:

Hnědý vodič (uzemnění) - připojení k záporné liště

Červený vodič (napájení 5 V) - připojení k 5V liště

Oranžový vodič (signál) - připojte ke kolíku 13 na vašem Arduinu

Velmi podobně je zapojen i ESC - neboli elektronický regulátor otáček - který ovládá motor. V tomto případě jsou vodiče bílé, červené a černé.

Bílá (signál) - Připojte ke kolíku 12 na vašem Arduinu

Červená (5v) - NEPŘIPOJUJTE se k ničemu. Kvůli nárůstu proudu, který teče zpět, když se motor zastaví, by 5v nemělo být připojeno. Můžete smažit port USB nebo případně vaše Arduino.

Černá (uzemnění) - připojení k záporné liště

Nakonec zapojte potenciometr, který jste dříve vložili na prkénko. Někde jsou pravděpodobně vytištěna malá čísla. Mělo by být zapojeno jako:

1 (levý kolík) - připojte k záporné liště

2 (střední pin) - připojte ke kolíku A0 na vašem Arduinu

3 (pravý kolík) - připojte k kladné liště

Zapojení bude vypadat velmi chaoticky, takže pokud chcete provést nějakou správu vodičů, nyní je na to čas.

Krok 5: Napájení Arduina

Dále budete chtít nastavit napájecí řešení pro Arduino. V tomto projektu jsou použity dva samostatné zdroje energie: baterie pro auto a baterie pro Arduino. V tomto případě jsem použil (6) 1,2v dobíjecí baterie AA zapojené do série. Přenosné napájecí banky pro mobilní telefony budou také fungovat, jen se ujistěte, že máte kabel, který se zapojuje do USB portu vašeho Arduina (například mini-USB).

Vezměte prosím na vědomí, že 9V baterie s tímto projektem NEBUDOU fungovat. Vzhledem ke způsobu, jakým jsou navrženy 9v baterie, je napětí dostatečné pro provoz Arduina, ale proud vycházející z baterie způsobí, že během okamžiku vybije. Také jsem měl problémy s náhodným restartováním 9v baterie.

Pokud se rozhodnete použít řešení, které jsem použil, budete potřebovat:

(6) AA baterie (alkalické baterie také fungují dobře)

Držáky baterií AA pro všechny (6) baterie. Tenhle by fungoval skvěle a dokonce nevyžaduje, abyste použili páječku. Pro dodávku, kterou jsem vyrobil, jsem spojil (3) držáky dvou baterií dohromady podle obrázku, připájel kladné/záporné vodiče k sobě, vzal DC napájecí zástrčku z 9V bateriového adaptéru a připájel ji na konec kladný a záporný pól dráty. Poté jsem připájel vypínač napájení v sérii s napájecím zdrojem pro snadné zapnutí a vypnutí Arduina. To je zcela volitelné.

Krok 6: Nahrajte program Arduino

Dále budete muset nahrát program do Arduina. Stáhněte si program zde a nahrajte jej do svého Arduina prostřednictvím Arduino IDE.

Pro ty z vás, kteří by se mohli podívat na úpravu kódu, jsem zahrnul nějaký pseudokód vysvětlující, co každá část dělá.

EDIT 25/25/18 - Přidal jsem druhý program, aby jezdil uprostřed dvou stěn. Neměl jsem možnost vyzkoušet kód, protože jsem neměl přístup k autu, ale klidně s ním experimentujte.

Krok 7: Vše zapojte a zapněte

Nakonec budete muset vše zapojit. Nejprve připojte autobaterii k automobilu a zapněte ESC. ESC by měl pípnout, což naznačuje, že je připraven být „vyzbrojen“Arduinem. Poté zapněte Arduino. ESC by měl třikrát pípnout a kola by se měla začít otáčet. Pokud ESC pípne, ale kola se nezačnou otáčet, otáčky potenciometru zvýšíte. Pokud se auto pohybuje příliš rychle, otočte potenciometr doleva.

Pokud potenciometr funguje opačně, než by měl, můžete tento problém vyřešit překlopením kladného a záporného vodiče.

Video ukazuje, jak auto funguje, jak změnit rychlost a jak ho zapnout.